專利名稱：氣體放電燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣體放電燈和一種頭燈，特別是車頭燈，或者是帶有對應的氣體放電燈的光源。
數(shù)年來，氣體放電燈因其優(yōu)良的發(fā)光效率和色彩特性以及長的使用壽命而在車頭燈工業(yè)中得到非常廣泛的應用。這種氣體放電燈具有放電管，該放電管充有惰性氣體并且是由例如石英玻璃的半透明耐熱材料制成。電極伸入到該放電管內，并且將電壓施加到這些電極上以點燃和運行放電燈。目前在機動車輛上使用的典型氣體放電燈例如是所謂的HID燈(高強度放電燈)，如高壓鈉燈以及特別是MPXL燈(MicroPower Xenon Light，微能量氙燈)，其在充有氙氣的條件下工作。然而，使用這些氣體放電燈的問題是，相關惰性氣體如氙氣的物理性質以及由其導致的放電現(xiàn)象使得放電燈不僅發(fā)出所希望的光，而且還在高頻范圍內發(fā)出很高比例的電磁干擾輻射。該高達1GHz的范圍在這里是特別有問題的。該不希望有的電磁輻射主要通過電極和供電線輻射到放電管，這些部件在放電管處于運行狀態(tài)時充當了由該放電管驅動的天線。由于該干擾輻射導致了對車輛其他電子單元的電磁干擾，如組合音響，ABS，氣囊控制等，并從而導致相關設備的故障，因此有法律規(guī)定的EMC(電磁兼容性)要求以及由汽車工業(yè)自身設定的比較嚴格的EMC要求，例如CISPR25。因此非常有必要減少不希望有的輻射電磁能。由于燈的基本物理性質和對燈的功率要求，所以對發(fā)出電磁干擾的干擾源本身例如對燈本身進行改進從而使其在相關范圍內輻射更少的電磁能的可能性是非常受限的。這就是為什么通常采取改善EMC的措施來防止電磁干擾輻射到周圍環(huán)境的原因。
目前常用的減少電磁干擾輻射的方法是將整個燈盡可能地屏蔽在頭燈內部，例如通過將反射器或燈內部的其它屏蔽件接地，如美國專利5,906,428所介紹的。然而，這種用頭燈的金屬部件或其他導電部件來對燈和供電線進行屏蔽是比較復雜的，因此價格很高。此外，存在這樣的風險，即圍繞輻射源的導電物體自身會充當為天線，并因此在例如接地連接接觸不良所造成的不充分屏蔽的情況下會有相反的效果。
因此本發(fā)明的目的是提供一種氣體放電燈，其在工作過程中的任何情況下只發(fā)出少量的電磁干擾輻射。
該目的通過如下的放電燈來實現(xiàn)，該放電燈包括放電管、伸入到該放電管內的第一電極和伸入到該放電管內的第二電極，以及連接至第一電極并且至少部分地包圍該放電管的可導電的第一導體表面，和連接至第二電極并且至少部分地包圍該放電管的可導電的第二導體表面，該第二導體表面布置成至少部分地與第一導體表面重疊從而形成電容元件。這兩個導體表面在氣體放電燈處形成為一個一方面直接連接到一個電極另一方面直接連接到另一個電極的去耦電容器，該電容器用作高頻電流在兩個電極之間的短路。照此而以一種有效的方式直接在氣體放電燈處減少了電磁干擾的輻射。
按照本發(fā)明，由于直接在燈自身處減少了該電磁干擾輻射，因此該燈可有利地用在任何類型的車頭燈中或可選擇地用于其它以照明為目的的頭燈或光源中，這正是所希望的。然后也不需要鄰近著相關頭燈或光源提供任何特殊屏蔽件或其它部件來抑制電磁干擾輻射。但是，也非常有可能是將本發(fā)明的氣體放電燈并入到含有附加的EMC罩的頭燈或光源中，例如并入到在文章開始所提及的那種類型的頭燈中。在那種情況下，有可能是通過本發(fā)明氣體放電燈和頭燈或光源的附加屏蔽設備的特殊組合來進一步減少該輻射值，這對于周圍環(huán)境中對電磁特別敏感的應用來說是非常有益的。
優(yōu)選應該留意該導體表面的結構和布置，以便形成盡可能高的電容，使得對高頻電流的阻抗盡可能的低。為了形成盡可能高的電容，因此該兩個導體表面應該是相互絕緣的，但是要布置成盡可能靠近在一起并且具有盡可能大的重疊。
在許多在機動車輛頭燈中使用的氣體放電燈中，該第一電極和第二電極從布置在放電管兩個相互對置的末端處的兩個連接定位件伸入到放電管內。在這種氣體放電燈中，第一導體表面優(yōu)選是在第一電極的連接定位件處連接至第一電極，并且在朝著第二電極的連接定位件的方向上延伸。相反地，該第二導體表面優(yōu)選是在第二電極的連接定位件處連接至第二電極，并且在朝著第一電極的連接定位件的方向上延伸，使其至少在遠離第二電極的連接定位件的末端區(qū)域與第一導體表面重疊。這意味著兩個導體表面在放電管外部基本上平行于所關聯(lián)的電極在朝著另一電極的連接定位件的方向上一直延伸到使這兩個導體表面具有足夠程度的重疊。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，由第一導體表面和/或第二導體表面、或至少是由該導體表面形成的總表面基本上完全屏蔽了該放電管。為了實現(xiàn)之，該導體表面的每一個都優(yōu)選是在放電管周圍在一定距離之上以屏蔽件的形式(類似于同軸電纜的外導體)從相應電極延伸出來。特別優(yōu)選的是每個導體表面都一直延伸到與相對的相應另一電極的連接定位件靠近。如果這兩個導體表面都以這種方式布置成為屏蔽件，那么結果是形成非常大的覆蓋表面積，以致形成相應的高電容。
此外，該導體表面可以布置成另外的形狀，并且可以例如只是在放電管外部的一定區(qū)域上延伸，而不是實現(xiàn)對放電管的完全屏蔽。特別是，在一個更優(yōu)選的實施例中，該導體表面在一定區(qū)域中還包括被精確限定的空隙或孔，這是燈在進行特別高的光發(fā)射時所需要的。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，第一導體表面和/或第二導體表面布置在包圍放電管的外泡殼處。大多數(shù)現(xiàn)代氣體放電燈總是具有外泡殼，該外泡殼完全包圍住了該放電管并且特別是用來吸收在放電過程中產(chǎn)生的紫外輻射。因此，該外泡殼將其自身用作導體表面的載體。
高度優(yōu)選地，該導體表面被布置成在外泡殼的壁上或壁中的若干層，這些層相互絕緣但是彼此間具有小的間距。在這種情況下，至少一個導體表面處于外泡殼的壁中或外泡殼的壁內側。可選擇地，兩個導體表面都可被集成到外泡殼的壁中。將導體表面集成到外泡殼的壁中的優(yōu)點是，至少該導體表面是從其周圍環(huán)境中完全電絕緣的。這里應當留意，要在一個電極上施加幾千伏的電壓來點燃氣體放電燈，然后該電壓也必然被施加到連接在該相關電極上的導體表面上。
有各種可能性來實現(xiàn)該導體表面。
因此，例如，該導體表面可以由導電的半透明材料構成，例如以連續(xù)層的形式布置在外泡殼的壁上或壁中的FTO(摻氟的氧化錫)。一個可選方案是網(wǎng)狀結構的導體材料，例如金屬，該網(wǎng)狀結構應該布置成總體上還有足夠的光能通過該網(wǎng)而傳輸。而且，其它的金屬結構也是可能的。
原則上還有可能是第一和第二導體表面是不同的結構，例如第一導體表面是外泡殼壁內部的導電半透明材料層，而第二導體表面是汽相沉積在外泡殼上的金屬網(wǎng)狀結構或某種類似結構。
在一個優(yōu)選的實施例中，例如鐵氧體磁珠、線圈或某種這類元件的電感元件連接至第一電極或第二電極，盡可能地靠近該電極的相關連接定位件。特別優(yōu)選地，每個電極都連接電感元件。因而通過該相關的電感元件實現(xiàn)了相應電極與用于運行氣體放電燈的電氣系統(tǒng)之間的連接。該電感元件與用導體表面形成的電容一起形成了一個高效低通濾波器，該濾波器以比較可靠地方式阻止了或者說過濾了高頻電流。該低通濾波器只允許通常在大約250～1000Hz的工作頻率范圍內的低頻電流通過，優(yōu)選是400Hz的工作頻率，這些工作頻率是氣體放電燈的連續(xù)運行所必需的。
正如上文所指出的，本發(fā)明的氣體放電燈原則上可按需要用在任何頭燈和光源中。然而，一種特別優(yōu)選的頭燈包括位于第一連接件和/或第二連接件外側上的電感元件，第一連接件用于連接氣體放電燈的第一電極，第二連接件用于連接氣體放電燈的第二電極，最終通過該電感元件實現(xiàn)了電極與運行氣體放電燈所必需的驅動設備之間的連接。這些電感元件也可以是鐵氧體磁珠或線圈等。如前所述，如果所使用的本發(fā)明的放電燈因資金原因而在其電極連接件處不包括任何電感元件，那么這樣一種具有已經(jīng)布置在燈連接件處的電感元件的頭燈是特別有益的。
下面參考附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行更詳細的解釋。同一部件在附圖中具有相同的參考標號，附圖中

圖1是按照本發(fā)明一個實施例的氣體放電燈的縱向剖面示意圖，和圖2是圖1的氣體放電燈的等效電路圖。
圖1示出了一種典型的MPXL燈1。這樣一種MPXL燈1包括通常是由石英玻璃制成的內放電管2(也叫做內泡或燃弧器)，該內放電管2具有一個只有幾立方毫米的內部空間9。第一電極3和第二電極4以通常的方式從兩個相互對置的端部延伸入放電管2也就是其內部空間9。該電極3、4以密封的方式穿過氣體放電管2的圓柱形端部15、16而通到外部，使得內部空間9與外界密封隔絕。放電管2的內部空間9中具有比較高壓力的惰性氣體，在該情況下是氙氣。在電極3、4之間施加高電壓以便點燃該氣體放電燈1。在隨后的運行中，亦即點燃了燈1之后，在電極3、4兩側上施加一個交流電壓，該交流電壓具有大約400Hz的頻率并且上峰值電壓和下峰值電壓分別為大約12V和大約-73V。
放電管2由外泡殼10圍繞，該外泡殼10充有氣體特別是空氣，并且該外泡殼10與周圍空氣密封隔絕以便吸收在特別是放電中出現(xiàn)的紫外輻射，該外泡殼通常也是由石英玻璃構成并且在放電管2的端部15、16處固定連接至放電管2。
當將該燈設置在頭燈或光源內時，電極3、4經(jīng)由設置在放電燈2的末端區(qū)域15、16處的兩個連接定位件7、8連接至供電線13、14，所述供電線依次又連接至適當?shù)尿寗釉O備(未示出)，該驅動設備為點燃燈1而供給高電壓并且為燈的運行而供給交流電壓。
按照本發(fā)明，兩個獨立的、相互絕緣的、導電的導體表面5、6以半透明膜或層或金屬網(wǎng)狀結構的形式呈現(xiàn)在外泡殼10上或外泡殼10內。在這種情況下，這些導體表面中的第一導體表面5處于外泡殼10外壁上。第二導體表面6設置為外泡殼10的壁中的一個層，以使第二導體表面6和第一導體表面5之間只有非常小的間距。每一個導體表面5、6都以屏蔽件的形式基本上完全包圍住了放電管2。因此在下文中它們也被稱作屏蔽件5、6。
第一屏蔽件5在連接定位件7處導電地連接至第一電極3。形成為外泡殼10的壁中的一個層的第二屏蔽件6在另一連接定位件8處導電地連接至第二電極4。對應的屏蔽件5、6在對應的連接定位件7、8處連接至相關的電極3、4，而每一個屏蔽件5、6的與其對應連接定位件7、8相對的端部是沒有電接觸的，也就是說是電懸空的(electrically floating)。
大的重疊表面面積以及小的相互間距意味著第一屏蔽件5和第二屏蔽件6形成了具有充分高的電容量的電容C，該電容C對于高頻電流會將電極3、4短路。
這從圖2的等效電路圖來看是特別明顯的。這兩個電極3、4之間的高頻短路使得由電極3、4形成的天線的有效截面積非常小，所述天線原則上要為高頻電磁干擾輻射的發(fā)射負責。這個有效天線截面積F在圖2的等效電路圖中用陰影線示出。由于天線的功率原則上依賴于該有效截面積，而且該面積F在這里是非常小的，結果是按照本發(fā)明的氣體放電燈1內的電磁干擾輻射在一切情況下都將是小的。由該同軸布置的系統(tǒng)所限定的截面積F在隨本發(fā)明的實施中甚至可以認為接近0。
鐵氧體磁珠11、12作為電感器而直接連接到電極3、4的連接定位件7、8，以便改善由雙重疊屏蔽件甚至更多重疊的屏蔽件所形成的去耦電容器C的效果。這些鐵氧體磁珠11、12與該去耦電容器C一起形成了一個高效低通濾波器，該濾波器基本上完全濾出了該高頻干擾輻射，并且僅允許在運行過程中為氣體放電燈供電所需的低頻電流通過。
由于第二屏蔽件6處于外泡殼壁的內部，因此就有可能向連接到第二屏蔽件6的第二電極4供給為點燃該氣體放電燈1所需的高電壓，而沒有了人手會觸到該高壓帶電部件的風險。
用于形成該導電層5、6的適當材料目前是可得到的。原則上，將這些層插入到壁內以及將它們提供在外泡殼10的壁上都是可能的。因此，本發(fā)明為減少氣體放電燈1運行過程中的電磁干擾輻射提供了一種比較簡單并因而也是便宜的可能性，使得用來運行本發(fā)明氣體放電燈的相關頭燈或光源的特殊結構措施不再絕對需要。
再次為了完整性而注意到，在圖1和圖2中示出的氣體放電燈1僅僅是一個示例。這樣，本發(fā)明原則上可應用于其它類型的氣體放電燈。此外，例如，在圖1中直接設置在燈1上的鐵氧體磁珠11、12或類似的電感元件可選擇地設置在頭燈或光源內，例如可以設置在燈座中而不是直接設置在燈1上，以便進一步減少氣體放電燈自身的成本，畢竟后者是一個可有可無的成品。
權利要求
1.一種氣體放電燈(1)，具有放電管(2)，伸入到該放電管(2)內的第一電極(3)，伸入到該放電管(2)內的第二電極(4)，連接至第一電極(3)并且至少部分地包圍該放電管(2)的可導電的第一導體表面(5)，和連接至第二電極(4)并且至少部分地包圍該放電管(2)的可導電的第二導體表面(6)，該第二導體表面布置成至少部分地與第一導體表面(5)重疊從而形成電容(C)。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣體放電燈，其特征在于，該第一電極(3)和第二電極(4)從布置在放電管(2)的相互對置的末端處的連接定位件(7，8)延伸到放電管(2)內，和該第一導體表面(5)在第一電極(3)的連接定位件(7)處連接至第一電極(3)，并且在朝著第二電極(4)的連接定位件(8)的方向上延伸，和該第二導體表面(6)在第二電極(4)的連接定位件(8)處連接至第二電極(4)，并且在朝著第一電極(3)的連接定位件(7)的方向上延伸，使其至少在遠離第二電極(4)的連接定位件(8)的末端區(qū)域與第一導體表面(5)重疊。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的氣體放電燈，其特征在于，第一導體表面(5)和/或第二導體表面(6)和/或由兩個導體表面(5，6)形成的總表面將放電管(2)基本上完全屏蔽。
4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的氣體放電燈，其特征在于，第一導體表面(5)和/或第二導體表面(6)布置在包封放電管(2)的外泡殼(10)處。
5.根據(jù)權利要求4所述的氣體放電燈，其特征在于，該導體表面(5，6)被布置成在外泡殼(10)的壁上或壁內的不同的層。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的氣體放電燈，其特征在于，第一和/或第二導體表面(5，6)包括一層導電的半透明材料。
7.根據(jù)權利要求4～6中任一項所述的氣體放電燈，其特征在于，第一和/或第二導體表面(5，6)包括網(wǎng)狀結構的導體材料。
8.根據(jù)權利要求1～7中任一項所述的氣體放電燈，其特征在于連接到第一電極(3)的電感元件(11)和/或連接到第二電極(4)的電感元件(12)，各個電極(3，4)經(jīng)由電感元件連接至供電線(13，14)來運行氣體放電燈(1)。
9.一種頭燈或光源，具有如權利要求1～8中任一項所述的氣體放電燈。
10.根據(jù)權利要求9所述的頭燈或光源，其特征在于，用于連接氣體放電燈的第一電極的第一連接件和用于連接氣體放電燈的第二電極的第二連接件，以及布置在第一連接件和/或第二連接件外側的電感元件。
全文摘要
所描述的一種氣體放電燈(1)具有放電管(2)、伸入到該放電管(2)內的第一電極(3)和伸入到該放電管(2)內的第二電極(4)。第一電極(3)連接至包圍該放電管(2)的可導電第一導體表面(5)。第二電極(4)連接至包圍該放電管(2)的可導電第二導體表面(6)，并且該第二導體表面布置成與第一導體表面(5)重疊從而形成電容(C)。
文檔編號H01J61/54GK1833301SQ200480007116
公開日2006年9月13日 申請日期2004年3月8日 優(yōu)先權日2003年3月18日
發(fā)明者N·萊施, W·G·特拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司